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組合邏輯電路和多態(tài)邏輯電路設計算法研究

發(fā)布時間:2022-07-12 13:57
  進化型硬件(Evolvable Hardware, EHW)是能夠根據(jù)外部環(huán)境變化而自動的調(diào)整自身結構,從而適應新環(huán)境的一種硬件。一方面,EHW具有自組織、自適應、自修復和容錯等特點,它的這種自適應能力使得系統(tǒng)在極端和未知環(huán)境條件下(如深空、深海探索)具有更高的可靠性和更強的生存能力。另一方面,EHW為電路設計提供了新的方法。使用EHW技術,可以找到傳統(tǒng)電路設計方法難以探索到的硬件結構,從而使設計出的電路具耗用資源少、功耗低、容錯等特性。EHW技術已可成功設計規(guī)模較小的電路。但是,現(xiàn)在的EHW技術面臨可擴展性問題,難以生成較大規(guī)模的電路。目前,EHW的目標電路主要是傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯電路、時序邏輯電路或者模擬電路。但是,隨著多態(tài)電子學的出現(xiàn),多態(tài)電路為EHW的發(fā)展提供了新的思路。多態(tài)電子學是近年來新興的一個電子學研究領域,和傳統(tǒng)的電子學不同,多態(tài)器件是具有內(nèi)在多功能特性的電子學器件。一個多態(tài)器件,在不同的環(huán)境中將表現(xiàn)出不同的功能。利用多態(tài)電路的內(nèi)在多功能性和對環(huán)境信號的敏感特性,將其與EHW技術相結合,可以構建新型的自適應電路和系統(tǒng)。本文旨在研究基于EHW技術的組合邏輯電路設計方法,多態(tài)邏... 

【文章頁數(shù)】:122 頁

【學位級別】:博士

【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
目錄
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表格目錄
第1章 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
        1.1.1 進化型硬件的基本概念和特點
        1.1.2 進化型硬件的原理和研究現(xiàn)狀
        1.1.3 多態(tài)電路與自適應系統(tǒng)
    1.2 相關研究工作
        1.2.1 電路進化設計技術
        1.2.2 多態(tài)邏輯門和完備多態(tài)門集
        1.2.3 多態(tài)邏輯電路設計技術
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處
    1.4 本文內(nèi)容的組織安排
    1.5 本章小結
第2章 基于逐步降維方法的數(shù)字邏輯電路進化設計算法
    2.1 引言
    2.2 基于逐步降維的數(shù)字邏輯電路進化設計方法
        2.2.1 CGP模型簡介
        2.2.2 SDR的基本原理
        2.2.3 染色體表示方式
        2.2.4 適應度評估方法
        2.2.5 算法描述
    2.3 實驗驗證和討論
        2.3.1 實驗配置
        2.3.2 算法性能的評價標準
        2.3.3 奇偶校驗器的實驗結果
        2.3.4 乘法器和MCNC庫中一些電路的實驗結果
        2.3.5 討論
    2.4 擴展的逐步降維方法
        2.4.1 基本原理
        2.4.2 示例
        2.4.3 算法描述
        2.4.4 實驗結果及討論
    2.5 本章小結
第3章 基于二叉分解的多態(tài)邏輯電路設計方法
    3.1 相關工作介紹
        3.1.1 多態(tài)門和多態(tài)邏輯電路進化設計方法簡介
        3.1.2 BDD和多路選擇器方法用于設計多態(tài)電路
    3.2 二叉分解方法介紹
    3.3 基于二叉分解的多態(tài)邏輯電路設計方法
        3.3.1 多態(tài)二叉分解和多態(tài)邏輯電路設計方法
        3.3.2 基于二叉分解和門替換原則的多態(tài)邏輯電路設計方法
    3.4 實驗結果
    3.5 討論
    3.6 本章小結
第4章 多態(tài)邏輯門集的完備性研究
    4.1 引言
    4.2 完備多態(tài)門集的定義
    4.3 Logic-1和Logic-0對多態(tài)門集完備性的影響
        4.3.1 回顧文獻[97]中完備多態(tài)門集的例子
        4.3.2 Logic-1和Logic-0的影響
        4.3.3 兩種類型的完備多態(tài)門集
    4.4 本章符號定義
    4.5 兩態(tài)門集的完備性理論和判定算法
        4.5.1 基于多態(tài)選擇器的完備兩態(tài)邏輯門集定義
        4.5.2 兩態(tài)邏輯門集完備的充分和必要條件
        4.5.3 判定兩態(tài)邏輯門集完備性的Forwarding算法
        4.5.4 判定兩態(tài)邏輯門集完備性的Backtracking算法
    4.6 多態(tài)邏輯門集的完備性理論和判定算法
        4.6.1 多態(tài)邏輯門集完備性理論
        4.6.2 用于判定多態(tài)邏輯門集完備性的算法
        4.6.3 算法復雜度分析
    4.7 討論
    4.8 本章小結
第5章 判斷多態(tài)邏輯門集完備性的直觀算法
    5.1 引言
    5.2 判斷兩態(tài)邏輯門集完備性的直觀方法
        5.2.1 方法介紹
        5.2.2 示例
    5.3 直觀方法正確性的證明
    5.4 判斷多態(tài)邏輯門集完備性的直觀方法
        5.4.1 多態(tài)邏輯門集完備性判定方法
        5.4.2 示例
        5.4.3 多態(tài)門集完備性判定方法的正確性證明
    5.5 討論
    5.6 本章小結
第6章 總結與展望
參考文獻
附錄
致謝
在讀期間發(fā)表的論文和參加的科研項目
作者簡歷



本文編號:3659250

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